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相控阵天线模式项散射研究

相控阵天线模式项散射研究

作者：张志春南京航空航天大学

学位级别：硕士

本文采用多种工程预估方法对大规模相控阵天线模式项散射特性进行分析。首先,采用Ansoft HFSS对工作在X波段上的准八木天线单元的散射特性进行仿真,研究了不同负载对天线散射特性的影响。在此基础上,采用HFSS阵列综合预估技术计算了近2... 详细信息

本文采用多种工程预估方法对大规模相控阵天线模式项散射特性进行分析。首先,采用Ansoft HFSS对工作在X波段上的准八木天线单元的散射特性进行仿真,研究了不同负载对天线散射特性的影响。在此基础上,采用HFSS阵列综合预估技术计算了近2000个单元的准八木天线圆形阵列的增益,并通过估算获得天线模式项雷达散射截面（RCS）。考虑了均匀矩形阵列相控阵天线在不同波束扫描角度下的散射特性。由于通过HFSS软件仿真得到了天线单元的精确增益方向性图,相对于传统预估技术,大大提高了计算精度。HFSS阵列综合技术可以对任意排列的天线阵列进行仿真分析,成为模式项散射预估技术中的一大优势。对于规则排列的均匀矩形阵列问题,同样也可以利用传统的预估方法来研究。本文给出了数学公式和近似综合两种近似方法计算了准八木天线均匀矩形阵列的天线模式项RCS。这两种方法虽然计算精度有所下降,但是效率很高,在工程中可以快速、准确估算天线阵列的模式项散射特性。波导裂缝天线也是一种相控阵天线形式,本文设计了一款工作在X波段的高增益波导裂缝天线,给出了该波导裂缝天线的方向性图、回波损耗等辐射特性参数。研究加载不同负载时的雷达散射截面（RCSs）,得出其天线模式项散射的贡献。最后,利用类似于上述的近似方法计算该波导裂缝天线的模式项散射,即通过把馈源反射系数简单近似为电压反射系数,将HFSS仿真得出的回波损耗（RL）和增益方向图代入天线模式项散射计算公式,得出波导裂缝天线的天线模式项RCS。本文给出的几种相控阵天线模式项散射预估技术,可以为相控阵天线的隐身设计提供工具和手段,具有一定的工程应用价值。

关键词：相控阵天线电磁散射天线模式项散射结构模式项散射雷达散射截面

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相控阵天线模式项散射分析及抑制技术

飞机设计 2024年第3期44卷 51-55页

作者：甘雷鞠量沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

基于辐射问题中的方向图乘积定理,提出了天线散射问题中的散射方向图乘积方法,并且基于天线模式项散射场的定义,提出了天线模式项散射场的分离方法。散射方向图乘积方法结合天线散射场分离理论形成相控阵天线散射场计算方法,该计算方法... 详细信息

基于辐射问题中的方向图乘积定理,提出了天线散射问题中的散射方向图乘积方法,并且基于天线模式项散射场的定义,提出了天线模式项散射场的分离方法。散射方向图乘积方法结合天线散射场分离理论形成相控阵天线散射场计算方法,该计算方法不仅实现了单元到阵列的散射场推导,并且可以实现天线模式项雷达散射截面(RCS)的量化与分离。通过分析单站散射方向图乘积方法中的阵因子,可得到实现相控阵天线RCS减缩的最佳阵面倾角,通过倾斜天线阵面一定角度,实现天线模式项RCS减缩。

关键词：相控阵天线天线模式项散射雷达散射截面天线隐身

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附加延时线的阵列天线模式项RCS减缩优化

西安电子科技大学学报 2011年第2期38卷 124-128页

作者：王文涛张鹏飞龚书喜王兴洪涛路宝西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室陕西西安710071

减缩天线雷达散射截面时需要保证天线的基本辐射性能,这使得对其带内的雷达散射截面控制变得十分困难.为此,提出了加载不等长延时线的方法来实现阵列天线模式项雷达散射截面的减缩.由于天线模式项散射实质上是天线接收的入射能量经馈电... 详细信息

减缩天线雷达散射截面时需要保证天线的基本辐射性能,这使得对其带内的雷达散射截面控制变得十分困难.为此,提出了加载不等长延时线的方法来实现阵列天线模式项雷达散射截面的减缩.由于天线模式项散射实质上是天线接收的入射能量经馈电内部不匹配处反射而从天线再次辐射所致,当给阵列单元与馈电网络之间接入一组延时线后,辐射能量只经过这组延时线一次,而散射能量却要通过两次.因此,优化每根延时线长度,调整辐射与散射间的相位差,就可在天线基本工作性能不变的前提下减缩其雷达散射截面.对双站、单站雷达散射截面减缩的实例表明,采用上述方法可使天线模式项雷达散射截面减缩14 dB以上.

关键词：阵列天线天线模式项散射雷达散射截面减缩延时线

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相控阵天线系统散射分析

电子与信息学报 2009年第3期31卷 628-631页

作者：张鹏飞龚书喜刘英徐云学西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室西安710071

该文采用S参数分析了有源相控阵天线单元馈电系统模型的接收机负载反射系数。将该反射系数代入阵列天线散射场基础理论公式分析了有源相控阵天线的散射场,将有源相控阵天线的天线模式项散射场分为天线模式反射散射场和天线模式相控散射... 详细信息

该文采用S参数分析了有源相控阵天线单元馈电系统模型的接收机负载反射系数。将该反射系数代入阵列天线散射场基础理论公式分析了有源相控阵天线的散射场,将有源相控阵天线的天线模式项散射场分为天线模式反射散射场和天线模式相控散射场进行分析。最后通过一维线阵验证了理论分析结果。该分析方法和分析结果为相控阵天线RCS计算和控制提供了理论指导。

关键词：有源相控阵天线结构模式项散射天线模式项散射

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天线散射理论研究

电子学报 2005年第9期33卷 1611-1613页

作者：刘英龚书喜傅德民西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室陕西西安710071

本文给出单端口天线和多端口天线阵列的基础散射理论,该理论清晰地说明了天线散射的原理.以该理论为基础,可以得到求解天线散射场的方法,从而解决了长久以来天线散射场中结构模式项散射和天线模式项散射之间的相位差难以确定的问题.本... 详细信息

本文给出单端口天线和多端口天线阵列的基础散射理论,该理论清晰地说明了天线散射的原理.以该理论为基础,可以得到求解天线散射场的方法,从而解决了长久以来天线散射场中结构模式项散射和天线模式项散射之间的相位差难以确定的问题.本文工作对天线隐身有重要意义.

关键词：天线阵列散射结构模式项散射天线模式项散射隐身

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阵列天线辐射与散射综合控制研究

阵列天线辐射与散射综合控制研究

作者：张倩铢西安电子科技大学

学位级别：硕士

相较于单个天线,阵列天线具有可扫描性、波束可控、强方向性、低副瓣等优势,目前已被广泛应用于卫星遥感、雷达探测、无线通信和气象预报等领域。随着这些领域的发展,对阵列天线的辐射和散射性能都提出了更高的要求。如相控阵雷达在对... 详细信息

相较于单个天线,阵列天线具有可扫描性、波束可控、强方向性、低副瓣等优势,目前已被广泛应用于卫星遥感、雷达探测、无线通信和气象预报等领域。随着这些领域的发展,对阵列天线的辐射和散射性能都提出了更高的要求。如相控阵雷达在对多目标进行扫描时需要阵列天线具备宽波束特性,雷达隐身技术则要求阵列天线可以实现宽角域宽频域的低散射特性。针对这些问题,本文开展了阵列天线辐射与散射综合控制相关研究,主要包括:宽带相控阵辐射方向图的波束展宽综合、兼顾辐射特性的阵列天线散射对消、阵列天线散射场的计算与控制。论文的具体内容如下:1.对宽带相控阵辐射方向图波束展宽综合方法进行了研究,详细阐述了对频带内波束进行展宽的方法具体原理。针对频带内的波束色散现象,设计了子阵划分多级延时补偿网络,减小了带内波束指向误差,为下一步波束展宽奠定了基础。在辐射方向图波束展宽的问题上,提出以平方相位或弧形相位作为初始展宽相位,后续建立多频点协同优化模型并结合遗传算法和粒子群优化算法进一步优化。另外,在辐射场计算上采用了考虑互耦的子阵外推方法,将大型阵列天线的计算问题简化为小型子阵的计算,大幅提升了优化效率。最后通过160元抛物柱面相控阵天线的实例验证了方法的有效性。实验证明,该波束展宽方法可以实现大型相控阵在频带内的波束展宽,保证其3d B波瓣宽度在一定扫描范围内均能展宽至给定倍数且最小化增益损失与副瓣水平。2.针对阵列天线宽频带内、带内同极化雷达波的雷达截面减缩的难题,提出了兼顾辐射特性的阵列天线散射对消方法。以阵列的散射特性和辐射特性为综合控制目标对阵列的馈电幅相进行优化,综合出能与其自身散射场对消的辐射场,可以实现对指定角度、多角度和全角域双站RCS的减缩。通过直线阵、平面阵和共形阵等实例验证了方法在不同口径阵列上的有效性,同时考虑了不同入射波情况下的双站RCS缩减效果。最后分析了数字移相器和衰减器带来的量化误差对该算法效果的影响,在采用数字移相器和衰减器后,文中提出的方法仍能实现对指定角度双站RCS超30d B的缩减,一定程度验证了该方法在工程上的有效性。实验结果表明,该方法可以显著提升阵列天线在广角域内的隐身能力和辐射特性,实现多种典型雷达波入射情况下双站RCS的显著抑制。3.对阵列天线的散射机理进行了理论分析,给出了阵列天线散射场计算公式及其天线模式项散射场和结构模式项散射场分离模型,阐述了阵列天线散射场的具体求解思路,该理论为阵列天线的散射分析与RCS缩减方案指定提供了理论指导。文中利用该方法,实现了对加载馈电网络结构的8元贴片天线直线阵散射场的计算与分离,获得了与HFSS仿真结果及测试结果较高的一致性,证明了方法的准确性。并基于该方法提出了一种基于延时线补偿的阵列天线散射控制方法,该方法通过给各单元补偿延时相位差控制阵列天线模式项的波束指向,将其散射峰值移出法向,为缩减阵列天线的RCS提供了新思路。

关键词：阵列天线综合波束展宽智能优化算法雷达截面减缩天线模式项散射结构模式项散射

基于步进频率雷达的天线目标宽带散射特性分析

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基于步进频率雷达的天线目标宽带散射特性分析

作者：孙晓阳国防科学技术大学

学位级别：硕士

天线作为无线电设备的重要组件,凭借其在战场上的特殊作用和独特的散射效应,近年来已经成为雷达领域的研究热点。通过对天线散射特性的分析可以为反辐射导引头提供重要信息,对提高反辐射武器的作战能力具有重要的军事价值。本文围绕着... 详细信息

天线作为无线电设备的重要组件,凭借其在战场上的特殊作用和独特的散射效应,近年来已经成为雷达领域的研究热点。通过对天线散射特性的分析可以为反辐射导引头提供重要信息,对提高反辐射武器的作战能力具有重要的军事价值。本文围绕着天线散射机理分析,天线宽带雷达成像和天线宽带电磁特征提取三个问题展开了研究。主要工作概括如下: 1、第二章研究了天线的散射模型问题。首先从天线的散射机理出发,分析了天线的结构项散射场和模式项散射场,然后详细介绍了三种天线散射参数的计算模型,并以微带天线和喇叭天线为例分解得到了天线的结构项和模式项散射参数,最后仿真验证了三种计算模型的正确性和一致性。 2、第三章研究了频率步进宽带雷达体制下的天线回波信号及其一维成像方法。首先以喇叭天线为例,对其结构项散射场进行IFFT变换得到一维距离像。针对天线模式项散射场的非线性相位调制现象给IFFT成像带来的散焦问题,提出了一种基于色散补偿的天线模式项成像方法,并通过喇叭天线的模式项散射仿真结果验证了该方法的有效性。 3、第四章主要研究了天线的宽带电磁特征提取问题。首先以抛物面天线和喇叭天线为例,分析了两类天线结构项散射的一维像特征,揭示了两种天线在结构上的差异;其次,根据天线散射的周期性,包括接收、发射切换的周期性和天线旋转的周期性,提取了天线的周期参数特征,并通过仿真实验证明了提取特征的有效性;最后,采用自适应高斯分解方法(AGR)提取了天线模式项散射的时频分布特征,通过将天线的后向散射在时频域分解为点散射中心和局部谐振时频中心,解决了天线模式项的非点散射展布效应。电磁计算仿真对比验证了方法的有效性。最后在结束语总结全文的工作,指出了论文的不足和进一步研究的方向。

关键词：天线天线结构项散射天线模式项散射高分辨距离像特征提取时频分析自适应高斯基表示